黑色岩系中多金属元素地球化学特征分析——以昆明市会泽地区筇竹寺组为例

1 地质概括

工作区地处滇东北高原乌蒙山主峰地段，山高谷深，沟壑纵横。属高中山深切割区，平均海拔在2200m以上，最低位于工作东部牛栏江沿岸，高程约为1600m，最大相对高差达2417m。地势属于阶梯状下降形态，南向高北向低。东西向中牛栏江区域地势较低，两侧比较高

。

滇东地区的黑色岩系面积较大，层位稳定。根据现有调查报告显示，在下寒武统黑色岩系的含矿层主要为两段，上段为粉砂岩夹杂页岩，底部含铁锰质水云母页岩有1m～2m厚，含有钼、镍、铀等元素，有利于形成质量较好的钼镍矿床。

2 黑色岩系多金属元素地球化学特征

黑色岩系多金属矿床目前还存在较多争议，比如说由于黑色岩系中的生物机质较多，而生物有机质从何而来以及黑色岩系的成矿作用都尚未研究清楚。对于生物有机质的来源和类型，以及有机质与成矿物质、元素的相互关系，成矿元素的富集机理均需要加深研究

。针对于黑色岩系的多金属成矿元素的主要以有机物结合态、粘土矿物吸附态和硫化物态三种形式赋存；黑色岩系矿床的成因当前主要提出的观点有：地外成因、海水成因、热水成因、生物有机质成因和火山碎屑成因等，对此也需要进一步研究。

滇东北是我国主要的黑色岩系分布区之一，同时发现其中还蕴藏着重要的金属矿床。一般情况下，黑色岩系在下寒武统的地层中更容易聚集金属元素从而形成大型矿床，如磷矿、煤矿等重要矿床。此外黑色岩系中极容易富集Cu、Pb、Zn、N、Mo、V、Ir、Pt、Au、Ag、Ru、Rh、Pd、Os等重要的金属元素、稀有元素和放射性元素。

2.1 主量元素

当沉积岩中MnO/TiO

的值<0.5时，说明沉积岩位于边缘海或大陆坡环境；当沉积岩MnO/TiO

的值位于0.5～3.5之间时，表明该沉积岩形成于大洋底部环境。在研究区的黑色岩系样品中主量元素MnO/TiO

比值见表1，样品MnO/TiO

的比值0.01～0.11，远小于0.5。故可判断研究区黑色岩系形成于边缘海或大陆坡环境。

2.2 微量元素

原生的热水环境是Zn、Ni、Cu元素的主要来源，水成的沉积环境是Co元素的主要来源环境。在Zn-Ni-Co图解(见图1)中可以看到，海底热液沉积物样品点落在Ni-Zn交界处的热水沉积区域，由此可得岩石中Ni、Zn含量较高；水成沉积物样品点落在Co元素含量较高区域，可推断出Ni、Co含量较高

。通过以上数据推断，因为黑色岩系在热水作用的沉积环境形成会使得微量元素大量富集。

2.3 岩性组成

（2）泥岩：见图2右，主要矿物为石英及少量泥质岩屑，约占总量的4%。呈粉砂质、泥质和炭质结构；组成岩石的粉砂颗粒大小约为0.004mm～0.06mm。泥质主要成分为粘土矿物和少量的氧化铁质，呈现弱绢云母化，占总量的92%。炭质的颗粒细小，以有机质为主要成分，约占总量的4%。

证法1 不妨设a>0,b<0,c>0.如图1，在平面直角坐标系中，确定两个固定点以线段AB为直径作⊙P，设⊙P与x轴相交于点C和点D，与y轴相交于点E，作PF⊥x轴，BG⊥x轴，垂足分别为F、G，连结AC、BC、AD、BD和BE.

筇竹寺组岩石主要为泥质岩、陆源碎屑岩和内源沉积岩。在这其中，由于特殊的沉积环境使得泥质岩和陆源碎屑岩又进而划分为泥岩、粉砂岩类型。内源沉积岩以泥质亮晶灰岩和粉砂质泥晶灰岩为主。筇竹寺组的岩石类型描述如下：

（3）泥质粉砂岩：见图3左，颜色整体呈由下向上为褐灰色—灰色—深灰色—黑灰色逐渐变深，主要成分为粉砂和填隙物

。组成岩石的颗粒大小为0.004mm～0.04mm，矿物主要成分为石英，呈次棱角状，占全部含量的70%～75%。填隙物成分主要为泥质和少量碳质，因受到轻微变质作用影响，少量出现绢云母、雏晶黑云母；约占全部含量的25%～30%，粒径<0.004mm。构造主要表现为砂状构造和块状构造。

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（6）含粉砂质泥岩：见图4右，颜色为浅黄灰色。主要成分为粉砂和填隙物，粉砂主要成分仍为石英，粒径在0.004mm～0.03mm，结构为次棱角状，含量约占90%。填隙物主要成为为泥质和少量绢云母，不含碳质，含量约占10%。结构构造仍然变形为泥质结构、块状构造。

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（7）钙质泥岩：见图5左，颜色为黑灰色。主要成分为粉砂和泥质、钙质岩，粉砂主要成分仍为石英，粒径在0.004mm～0.04mm，结构为次棱角状，含量约占3%。泥质颗粒大小<0.004mm，含量约72%。钙质颗粒比较小，以亮晶方解石、泥晶方解石为主，约占全部的25%。结构构造仍然变形为泥质结构、块状构造。

（5）粉砂质泥岩：见图4左，颜色呈黑色。主要成分为粉砂和填隙物，粉砂主要成为石英，颗粒大小为0.004mm～0.03mm，结构为次棱角状。填隙物主要成分为泥质、含碳质，以及少量绢云母，粒径<0.004mm。结构构造表现为泥质结构、块状构造。

（1）粉砂岩：见图2左，主要矿物为石英、泥质岩屑，呈粉砂状结构。其中组成岩石的细砂大小约0.06mm～0.12mm，含有少量的白云母，有棱角状和次棱角状，约占全部成分的4%；而砂岩大小约为0.004mm～0.06mm，含石英和岩屑，次要矿物为白云母，约占全部成分的88%。

（4）钙质粉砂岩：见图3右，颜色呈黑灰色，主要成为为细砂和粉砂还有填隙物。细砂颗粒大小约为0.06mm～0.08mm，占岩石总量的5%，结构为次棱角状。粉砂主要成分为石英，颗粒大小约为0.004mm～0.06mm，约占岩石总量的65%，结构为次棱角状。填隙物主要成分为钙质胶结物和少量泥质，约占总量的30%。主要构造为砂状构造和块状构造。

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（8）粉砂质泥晶灰岩：见图5右，主要成分为粉砂和粉晶、微晶和泥晶，粉砂主要成分为石英和泥质岩屑，和少量长石与白云母，粒径在0.004mm～0.06mm，结构为棱角状，含量约占30%。粉晶颗粒大小0.03mm～0.06mm，含量约3%。钙质颗粒比较小，以方解石和白云石为主，约占全部的25%。陆源碎屑结构。

（9）泥质亮晶灰岩：主要成分为粉砂和钙质、泥质，粉砂主要成分为石英，粒径在0.004mm～0.04mm，结构为次棱角状，含量约占3%～5%。泥质出现少量绢云母，颗粒大小<0.004mm，含量25%～35%。钙质颗粒较小，主要成分为方解石，以及少量粉晶和微晶，含量约为60%～70%。亮晶结构，块状构造。

3 黑色岩系金属元素赋存形态

黑色岩系多金属成矿层位普遍存在黄铁矿矿物，局部黄铁矿聚集形成具有观赏价值的“铁胆石”。当黄铁矿物理化学条件在形成时存在不同情况时，体内的微量元素成分、含量就会存在显著差别

。因此，黄铁矿中的微量元素的多少与形成时矿液的成分和物理化学条件有关，也可反映其物质来源和形成环境。

从研究区黑色岩系黄铁矿4件样品稀土元素球粒陨石标准化曲线图（图6），可看出，其具较明显的右倾斜型，轻稀土富集，有较明显的分馏，重稀土分馏不明显。黄铁矿中稀土总量∑REE为4.52～22.47×10

，平均13.37×10

，重稀土总量HREE为0.62～3.56×10

，轻稀土总量LREE为3.90～18.91×10

，轻重稀土比值LREE/HREE为5.37～8.97，(La/Yb)N比值均大于1，(La/Sm)N比值较大，也指示其为轻稀土富集型，(Gd/Yb)N值均大于1，表明重稀土分馏程度低，δEu负异常明显，δEu值0.18～0.21，平均为0.19，δCe正异常明显，δCe为3.71～4.24，平均为4.03。由此可判断出黑色岩系多金属元素的富集成矿有热液作用参与。

4 结论

通过对黑色岩系主量元素MnO/TiO

的图例分析，研究区黑色岩系形成于大陆边缘环境，沉积物来源主体为附近陆源碎屑物，局部地区或层位有生物或热水作用的补充。而通过微量元素Zn-Ni-Co的图解表现出缺氧——静海还原环境和具热水作用特征。在对黄铁矿的元素赋存状态分析中，推断出黑色岩系中的多金属元素主要来源于岩浆热液，少部分来源于海水。

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